傳感器設備和用于制造傳感器設備的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種傳感器設備，該傳感器設備基于布置在殼體中的帶有集成的傳感器的傳感器裝置。
【背景技術】
[0002]半導體芯片能夠具有功能，例如能夠如此構造半導體芯片，使得其提供傳感器功能，例如通過能夠集成在該半導體芯片中的或安裝在其上的傳感器。包括集成的傳感器功能的半導體芯片也能夠被稱為傳感器芯片或者傳感器裝置。
[0003]該傳感器芯片能夠如此構造，使得其生成、獲取且提供例如分析和/或轉發壓電信號和/或電容信號。該傳感器能夠例如具有壓力傳感器或者加速度傳感器。
[0004]傳感器芯片的機械負荷，例如傳感器芯片中的機械應力，其例如能夠造成膜片、懸掛裝置或者類似的傳感器結構的彎曲，能夠導致產生傳感器獲取的壓電信號和/或者電容信號，盡管該壓電信號和/或者電容信號不以待獲取的狀態為基礎。換言之，傳感器芯片的機械負荷能夠產生有故障的信號(也稱作故障信號)，其從設置用于獲取電(例如壓電的和/或電容的)信號的傳感器芯片中獲取到。因此該由傳感器芯片提供的信號能夠至少部分地由故障信號組成。傳感器芯片的精度和效率能夠被削弱。
[0005]此外該傳感器芯片能夠獲取待獲取的信號，例如待測量的壓力、例如環境壓力或者加速度，其能夠產生壓電信號和/或者電容信號。
[0006]該傳感器應當如此安裝在殼體中，使得其承受盡可能少的機械負荷。
[0007]圖1A中提供了一種示例性的傳感器芯片102的結構。該傳感器芯片102能夠例如通過粘膠劑110，例如通過柔軟的、例如彈性的粘膠劑110、例如硅酮粘膠劑110粘貼在殼體104的底部103上。由于該粘膠劑110的彈性，該傳感器102能夠從該殼體104機械地脫離，從而不僅該傳感器102而且該殼體104能夠由于溫度變化導致長度膨脹，而不對各個其他部分施加力。
[0008]然而在該裝置中該傳感器芯片102能夠有必要如此布置，使得該傳感器芯片102的電觸點112被布置在面向粘膠劑110的一側。因此可能有必要通過焊線將該傳感器芯片102的電觸點112與金屬承載結構106連接。將傳感器芯片102粘貼在底部103上和焊線連接是耗費的方法。此外必須保護用于該焊線連接的金屬線和該金屬線接觸芯片102的觸點112或者是該金屬承載結構106的位置以防止例如腐蝕。該接觸位置例如能夠具有由鋁構成的接觸面。對此例如能夠使用具有柔軟的、例如彈性材料114的澆注體，例如具有硅酮114的澆注體。
[0009]當該傳感器、例如壓力傳感器布置在該傳感器芯片面向觸點112的側面上時，能夠使用類似的結構(具有同樣缺點)。于是該傳感器芯片102能夠如此地已布置或被布置在殼體104的底部103上，例如粘貼，使得該傳感器布置在底部103中的開口上。在此也能夠將傳感器芯片102注入到彈性材料114中。
[0010]如果放棄通過彈性材料114注入，則應當通過其他方面保證防腐蝕。這能夠是耗費的，尤其對壓力傳感器來說，對其來說必須保證壓力入口。
[0011]為了避免焊線連接，能夠在殼體104中這樣布置傳感器芯片102(見圖1B)，使得將電觸點112引向殼體104的底部103。這種結構也被稱作倒裝芯片結構(Flip-Chip-Anordnung)(根據含義翻譯:具有倒裝芯片的結構)。金屬承載結構106與芯片102的觸點112的接觸能夠不僅用于將傳感器芯片102存放在金屬承載結構106上，而且用于傳感器芯片102的觸點112和金屬承載結構106之間的電接觸，例如于是傳感器芯片102的觸點112就被粘貼或者焊接在金屬承載結構106上，例如通過接觸裝置116，例如焊料116或者導電的粘附劑116。換言之，傳感器芯片102與其觸點112直接安裝在金屬承載結構106上，或者通常安裝在基底上。
[0012]盡管通常觸點112、金屬承載結構106和殼體104如此構造，使得傳感器芯片102、金屬承載結構106和殼體104在長度方向上能夠不因溫度變化而相互移動。因此能夠在傳感器芯片102上能夠產生機械力。該機械力能夠例如施加在傳感器芯片102的有效面上，其中構造有至少一個半導體元件。因此能夠對傳感器造成強大的機械負荷，并且產生故障信號。

【發明內容】

[0013]在不同的實施例中傳感器設備的傳感器芯片作為倒裝芯片能夠如此安置在彈性的金屬承載結構，例如焊接框架上，使得在傳感器設備的溫度變化時降低或者避免產生錯誤的傳感器值。
[0014]在不同的實施方式中，半導體芯片能夠具有功能，例如能夠這樣構造半導體芯片，使得其具有傳感器功能，例如通過能夠集成在半導體芯片中或者安裝在其上的傳感器。具有集成的傳感器功能的半導體芯片也能夠被稱作傳感器芯片或者傳感器裝置。
[0015]傳感器芯片能夠如此構造，即其產生、獲取且提供，例如分析和/或傳遞壓電和/或電容信號。傳感器能夠例如具有壓力傳感器或加速度傳感器。
[0016]在不同的實施例中能夠達到高的傳感器的精度，在熱負荷和/或機械負荷下也能達到。
[0017]在不同的實施例中傳感器芯片能夠作為倒裝芯片在一定程度上基本無應力地放置，即支撐，例如熱機械支撐，幾乎不在傳感器芯片上施加力。這能夠例如符合在安裝傳感器芯片之后的狀態。
[0018]在不同的實施例中能夠如此放置傳感器芯片，使得傳感器設備的溫度變化不產生集中在為了對抗傳感器相對于圍繞其的介質的位移和移動的力。
[0019]在不同的實施例中，該傳感器芯片能夠具有微電子機械系統(MEMS)，例如微電子機械傳感器，例如壓力傳感器。
[0020]在不同的實施例中傳感器芯片作為倒裝芯片能夠安裝在空穴中，例如其能夠安裝在由殼體構造的空腔中。該殼體能夠圍繞金屬承載結構，例如焊接框架布置。該殼體能夠例如具有塑料，該塑料能夠是澆鑄的，例如是注塑成型的。此外該殼體能夠具有陶瓷。
[0021]在不同的實施例中該金屬承載結構能夠伸入空穴中，例如伸入殼體的內部區域。該金屬承載結構伸入空穴中的部分能夠提供用于傳感器芯片的多個電連接端。
[0022]在不同的實施例中金屬承載結構的這些電連接端能夠彈性地構造。換言之，其能夠如此構造，使得其具有彈性。金屬承載結構的這些電連接端能夠如此構造，使得其在更小的機械負荷下屈服。
[0023]在不同的實施例中，金屬承載結構能夠在縱軸方向上彈性地構造，這些電連接端沿著縱軸方向從對應的側壁出來，其穿過該側壁，伸入到內部空間中。換言之，金屬承載結構能夠這樣構造，使得其至少沿著這些電連接端的縱軸彈性地作用。換言之，該金屬承載結構能夠這樣構造，使得其在更小的機械負荷下沿著對應的電連接端的縱軸屈服。因此傳感器芯片和金屬承載結構之間的接觸區域能夠進行相對自由地活動。
[0024]在不同的實施例中，金屬承載結構能夠沿著至少另一個方向彈性地構造，例如垂直于縱軸且基本上平行于殼體的底部，或者垂直于縱軸且基本上垂直于底部。
[0025]傳感器芯片能夠具有多個電觸點。這些多個電觸點能夠與金屬承載結構的電連接端電性地、例如通過焊接連接。
[0026]在不同的實施例中，金屬承載結構能夠如此構造，使得彈性的結構，即具有彈性的結構，構造在空穴中的電連接端的入口點和具有傳感器芯片的觸點的電連接端的接觸區域之間。該彈性的結構能夠以特殊的幾何形狀構造，例如構造為波紋形或者構造為分開再合一的結構，換言之構造為具有開口的結構。
[0027]在不同的實施例中，金屬承載結構能夠如此構造，使得其通過兩個相互對置的側壁穿透地伸入到空穴中。通過將該傳感器芯片設置在相互對置的金屬承載結構的多個電連接端上能夠如此設置該傳感器芯片，使得傳感器設備的溫度變化不產生集中在對抗包圍其的介質以設置該傳感器芯片的力。直觀地說，在溫度變化時通過金屬承載結構和傳感器芯片的這些電連接端的長度變化在這些電連接端的縱軸方向在傳感器上施加力。但是因為由對置的面在傳感器芯片上施加相反方向的力，因此這兩個彼此相對的力相互抵消，且傳感器芯片的位置基本上維持不變。
[0028]在不同的實施例中殼體和金屬承載結構能夠連接。該殼體和金屬承載結構能夠例如通過注塑連接。
[0029]在不同的實施例中能夠在澆注前，例如在對殼體進行注塑前，將限位器已布置或被布置在金屬承載結構的部分區域上。該限位器能夠布置在金屬承載結構的底面，即面向待構造的殼體的底部的金屬承載結構的側面和待構造的殼體的底部之間。該限位器能夠實現在注塑之前關閉注塑工具。直觀地說，能夠使用該限位器，以在待構造的殼體的底部和金屬承載結構的這些彈性的電連接端之間形成注塑模型的部分。由此實現殼體的注塑，而金屬承載結構的這些電連接端不伸入到殼體的底部中和/或不施加在其上和/或不粘貼在其上。
[0030]在不同的實施例中，該限位器能夠構造為金屬承載結構的底面上的薄層。該薄層能夠具有不粘貼在殼體的材料上的材料，甚至當其與殼體的流體的材料接觸時。該注塑-模型能夠如此構造，使得得到殼體的底部的基本上平的內表面。金屬承載結構的底面上的薄層能夠使得，金屬承載結構的這些電連接端能夠相對于殼體的底部運動。該金屬承載結構的這些電連接端能夠具有至少在其縱軸方向上的彈性作用。
[0031]在不同的實施例中，該限位器能夠在注塑之后留在傳感器設備中，只要盡管保留該限位器，但是金屬承載結構的這些電連接端能夠相對于殼體的底部運動。在其他實施例中限位器被移除。
[0032]在不同的實施例中填充材料能夠注入空穴中。該填充材料能夠是彈性的，例如硅酮或者其他類似的彈性的材料。
[0033]在不同的實施例中提出了一種傳感器設備，